Efectos de los parámetros de diseño de un implante intervertebral en el proceso de fusión ósea

Abstract

El proceso de fusión intervertebral depende de factores relacionados con la edad, enfermedades y calidad del hueso receptor, también se ve afectado por algunos parámetros del implante tales como tamaño de la jaula, diámetro externo e interno, grado de porosidad, tamaño del poro e interconectividad de los poros. La mayor parte de los estudios que se han documentado del crecimiento del hueso trabecular en vertebras con implante, son estudios experimentales en los cuales no se pueden controlar todas las variables que tienen efecto sobre el proceso de fusión y para obtener los resultados se necesita más tiempo que incrementa los costos. El objetivo de esta investigación es determinar el efecto de las variables de diseño (porosidad y tamaño del poro) de una jaula de fusión intersomática, en el proceso de fusión ósea implementando un modelo de optimización. Los resultados obtenidos presentan una distribución de densidad ósea y un incremento en la rigidez del nuevo tejido dependiendo de los parámetros del implante y las cargas impuestas, confirmando que el hueso se considera como un material de auto-optimización.

Abstract. The process of intervertebral fusion depends on factors related to age, diseases and the quality of the bone receptor, as well as it is affected by various implant parameters such as the size of the cage, internal and external diameter, grade of porosity, pore size and the interconnectivity of the pores. The major part of documented studies regarding trabecular bone growth in vertebrae with an implant are experimental studies in which all of the variables that effect bone growth cannot be controlled and in order to obtain the results they need more time is required which raises the cost of studies. The objective of this investigation is to determine the effect of the design variables (porosity and pore size) of an interbody fusion cage in the bone fusion process implementing an optimization model. The results obtained present a distribution of bone density and an increase in rigidity of the new tissue depending of the parameters of the implant and the loads imposed, confirming that the bone is considered a self-optimizing material.